Типовые элементы и устройства систем автоматическогоуправления (стр. 14 )

Выпускают предохранители типов НПН и НПР, ПН-2. Предохранители НПН выполнены с неразборными патронами и рассчитаны на номинальные токи плавкой вставки 15…250 А. При сгорании плавкой вставки патроны заменяют. Их выполняют герметизированными.

Предохранители НПР и ПН-2 имеют разборный патрон, рисунок 3.5, они рассчитаны на номинальные токи 100…350 А при напряжении до 660 В.

Остановимся на терминах, относящихся к плавким предохранителям, и на выборе тока плавкой вставки для защиты электродвигателей и линий.

Номинальным током предохранителя называют ток, равный наибольшему номинальному току плавкой вставки, которая может быть установлена на данном предохранителе. Значение его указывается на щитке предохранителя.

Номинальный ток плавкой вставки Iном. вст. – это тот ток, который вставка выдерживает неограниченно долго, не плавясь; значение его также указано на вставке.

Предельно отключаемым током Iпред. откл. или разрывной мощностью Sразрыв (Sпред. откл.) называется соответственно максимальный ток или мощность короткого замыкания, которые способен разорвать (отключить) предохранитель.

1 – основание предохранителя; 2 – плавкая вставка; 3 – контактная

пластина; 4 – наполнитель.

Рисунок 3.5 – Предохранитель ПН-2

При выборе тока плавкой вставки предохранителя, применяемого для защиты асинхронного короткозамкнутого двигателя, необходимо учитывать, что пусковой ток может в 7 – 8 раз превышать номинальный ток двигателя. Если номинальный ток плавкой вставки выбрать равным номинальному току двигателя, то при пуске двигателя вставка сгорит от перегрузки пусковыми токами за доли секунды. Поэтому вставки в этом случае выбирают в расчете на номинальный ток, равный

Так как пуск двигателя продолжается не более 8 с и его пусковой ток все время уменьшается, то вставка во временя пуска не сгорит. При тяжелых условиях пуска двигателей

Для электродвигателей с фазным ротором номинальный ток плавкой вставки выбирают, исходя из условий:

Iном. вст > (1…1,25) Iном. двиг.

Предохранители на линиях выбирают с током плавкой вставки

Iном. вст =,

где первый член представляет сумму пусковых токов одновременно пускаемых потребителей, а второй – сумму номинальных токов всех остальных приемников при коэффициенте К, учитывающем одновременность включения потребителей и степень их затухания К = 0,65…0,7.

3.3 Автоматические выключатели

Автоматические выключатели (автоматы) служат для автоматического отключения цепей постоянного и переменного тока при перегрузках, коротких замыканиях и других нарушениях режима работы цепи. Но с их помощью можно в случае необходимости осуществлять и ручное выключение или включение соответствующих электрических установок. При правильном их выборе обеспечивают более совершенную защиту, чем предохранители в электроустановках и электрических цепях переменного и постоянного тока напряжением до 500 В. Для выполнения этих функций автомат имеет контактную систему, замыкание и размыкание которой осуществляется вручную и с помощью рукоятки или кнопки. Автомат отключается расцепителем, имеющим определенный ток срабатывания. Применяют расцепители тепловые, электромагнитные и комбинированные, состоящие из теплового и электромагнитного элементов, действующих на отключение независимо. В тепловых расцепителях используют биметаллические пластины. При перегрузке в защищаемой сети один из концов биметаллической пластины изгибается и срабатывает механизм расцепителя, отключающий цепь. Автомат с электромагнитным расцепителем в каждой фазе имеет электромагнитное реле максимального тока. В случае превышения силы тока в защищаемой цепи выше установленного значения, определяемого силой тока уставки автомата, сердечник реле приходит в движение и с помощью механизма отключения выключает цепь. Такое отключение называют отсечкой. В автоматах с комбинированным расцепителем на отключающий механизм воздействуют исполнительные органы как электромагнитного, так и теплового реле. При нарушениях режима работы цепи электромагнитный расцепитель отключает цепь в течение короткого промежутка времени. Продолжительность срабатывания электромагнитных расцепителей практически не зависит от силы тока, при условии, что значение силы тока в цепи больше силы тока уставки расцепителя. Продолжительность же срабатывания автомата с тепловым расцепителем зависит от силы тока (при увеличении силы тока, проходящего через нагревательный элемент, время срабатывания расцепителя уменьшается).

Автомат работает следующим образом рисунок 3.6, а.. Контролируемый ток I протекает через контакт 1 автомата, нагреватель теплового реле 6, катушку 9 реле максимального тока. При коротком замыкании в контролируемой цепи сердечника 10 максимального реле втягивается в катушку 9 и толкателем 8 воздействует на рычаг 5. Последний поворачивается по часовой стрелке и приподнимает защелку 4. Освобождается рычаг 3 и под действием пружины 2 контакты 1 автомата размыкаются.

Рисунок 3.6 – Схема автоматического выключателя

Аналогичным образом происходит отключение автомата при перегрузке цепи, когда ток в ней больше номинального (расчетного), но меньше тока короткого замыкания.

Пример схемы включения автомата QF для подключения и защиты трехфазного асинхронного двигателя приведен на рисунке 3.6, б.

Достоинства автоматов по сравнению с предохранителями – одновременное отключение всех фаз сети, что исключает неполнофазые режимы, постоянная готовность к работе (не требуется замена сгоревших вставок, как у предохранителя).

Контактная система автоматов максимального тока обычно состоит из двух контактов на каждую фазу. Контакты рассчитаны на длительное обтекание рабочим током нагрузки и поэтому должны иметь минимальное переходное сопротивление. В большинстве конструкций они изготовлены в виде массивных медных пластин, которые с контактной стороны серебрят или приваривают к ним серебряные контактные пластинки. Это делается для снижения переходного сопротивления рабочих контактов, так как при работе на воздухе серебро не окисляется и переходное сопротивление между подвижными и неподвижными контактами в процессе эксплуатации сохраняется достаточно малым.

Чтобы обеспечить необходимую дугогасительную способность автоматов, как при нормальном режиме, так и при режиме короткого замыкания, автоматы снабжают асбестоцементными или керамическими камерами со стальными дугогасительными решетками, см. рисунок 3.7.

а – со стальными пластинами; б – с пластинами из дугостойкого изоляционного материала; 1 – неподвижный контакт; 2 – пластины решетки; 3 – подвижный контакт.

Рисунок 3.7 – Дугогасительные решетки

Принцип действия камеры с решеткой следующий. Возникающая между контактами автомата дуга при отключении перемещается по этим контактам вверх (это перемещение вызвано конвекционным потоком воздуха и электродинамическими силами, действующими на дугу) и входит в камеру, где попадает в щель между расположенными перпендикулярно дуге стальными пластинами. Дуга подобна проводнику с током, и, следовательно, ее охватывают силовые линии электромагнитного поля. Эти линии стремятся наиболее полно замыкаться по стали пластин, что вызывает дальнейшее затягивание дуги в щели решетки в верхнюю часть камеры. При этом длина дуги увеличивается, и она дробится на ряд коротких последовательно включенных дуг, горящих в щели между пластинами. При соприкосновении с пластинами дуги интенсивно охлаждаются, при этом нарастает общее сопротивление дуги, и она гаснет, не выходя за пределы решетки. Такие решетки позволяют создавать автоматы, гасительная способность, которых достаточна для отключения токов короткого замыкания в несколько десятков тысяч ампер.

Автоматы, используемые для защиты электрических цепей от различных нарушений режима, называют универсальными. Они разнообразны по конструкции и рассчитаны на широкий диапазон номинальных токов. Автоматы, предназначенные для защиты цепей только от перегрузок и токов короткого замыкания, называются установочными.

Автоматы выпускают с тепловыми Т, электромагнитными М, комбинированными МТ и минимального напряжения Н расцепителями. Наличие того или иного расцепителя у автомата может быть отражено в его условном обозначении. Например, АП-503МТ, здесь: А – автомат; П – промышленный; 50 – наибольший номинальный ток; 3 – число расцепителей; МТ – комбинированный расцепитель.

Автоматические выключатели относятся к защитным аппаратам многократного действия. Их можно разделить на две группы: автоматы без регулировки силы тока уставки тепловых расцепитилей с регулировкой силы тока уставки расцепитилей. К нерегулируемым автоматам относятся выключатели серии А-3100, АЕ–1000, АЕ–2000, АК-63,АБ-25. Выключатели серий АП-50, А-3700, АВ, АВМ – регулируемые. Автоматы А-3100, выпускаемые без расцепитилей, используют, как обычные коммутирующие аппараты и рассчитаны на 5 – 20 тыс. включений и отключений. Автоматы серии АЕ–2000, имеющие в каждом полюсе тепловые и электромагнитные расцепители. Эти автоматы выпускают на токи от 10 до 100 А. Конструкции некоторых серий автоматов весьма сложны. Есть, например, автоматы с часовым механизмом, с электродвигательным приводом для включения, с гидравлическим замедлителем отключения расцепителя.

Устройство резьбового автоматического предохранителя типа ПАР показано на рисунке 3.3.3. При включенном автомате рисунок 3.8, а ток проходит от центрального контакта 10 через неподвижные контакты 6 и 11, соединенные контактным мостиком 5, биметаллическую пластину 12, гибкий проводник 14 и обмотку электромагнита 15 к резьбовой гильзе 7. Под действием тока нагрузки биметаллическая пластина нагревается и несколько изгибается, а в электромагните возникает сила, действующая на сердечник 16 и направленная вниз, внутрь электромагнита. Однако если сила тока не превосходит допустимую, ни изгибание пластины, ни усилие, возникающее в электромагните, не могут изменить положения деталей автомата, и он остается включенным. При возникновении длительной перегрузки биметаллическая пластина изгибается, штифт 13, связанный с нею, перемещается влево и переходит в положение, изображенное на рисунке 3.8,б. При этом рычаг 4 соскакивает со штифта 13, пружина 9 выталкивает вверх деталь 8, рычаг поворачивается вокруг оси 0, и благодаря этому автомат отключается. После того как биметаллическая пластина остынет, автомат снова может быть включен.